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裹包机横封装置设计【带UG三维】【7张图纸】【优秀】

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摘要

　　　食品包装机械，是指能够完成全部或部分的产品和食品包装过程的机械，包装的过程有填充物料、裹包、封口等主要工序，以及与之相关联的前后工序，如清洗、堆码等。此外，包装还包含计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装的产品可提高生产效率，减轻劳动的强度，适应大规模生产需要，且满足清洁卫生要求。目前国内生产的设备大多是对国外进口设备的简单仿制，同时我国的包装机械产品也普遍存在质量的不好、性能单一、成本较高、技术含量较低的状况。因此对食品自动包装机械关键部件的深入研究，对原理、功能、结构、运动等分析，提供结构简单可靠、自动化程度高、操作方便、用途范围广的包装机很有必要的。

　　　本文在分析方便面自动包装机的包装工艺和使用要求的基础上，通过对关键部件的理论分析，提出一种实用、简单的横封机构，实现了根据薄膜厚度不同自动调节加热时间和温度的功能，并且对方便面包装机封切机构的机构，工作原理及各组成部分功能做了较为详细的研究和设计，对关键部分提出完整的设计方法和造型设计，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。

　　　本文借助了UG、CAD等软件分析运动规律和结构设计，这种利用计算机辅助设计和分析的方法，可以应用与其它类型包装设备的设计和分析中。

关键词：包装机械；封切机构；包装工艺；机构设计

摘要III

AbstractIV

1 绪论1

1.1 课题的来源1

1.2 本课题设计的目的意义1

1.2.1 设计的目的及研究的内容1

1.2.2 设计的意义1

1.3 本设计的发展方向与存在的问题2

1.3.1 设计的方向2

1.3.2 设计存在的问题2

1.3.3 研究的内容和方法2

2 总体方案设计5

2.1 主要组成结构5

2.2 主要技术参数5

2.3 横封装置的工作原理7

2.4 横封的工艺要求7

2.5 适用范围8

3 传动机构设计9

3.1 偏心链轮9

3.1.1 偏心链轮运动规律的分析9

3.1.2 计算设计10

3.2 齿轮的设计12

4 横封装置设计17

4.1 弹簧的选择17

4.2 热封头的设计18

4.3 轴承的设计19

4.3.1 轴承的选择19

4.3.2 轴承的润滑及密封19

4.3 轴的设计与计算20

5 使用和维护保养25

5.1 安全操作规程25

5.2 封口质量的调整25

5.3 常见故障及排除方法25

5.4 维护清洁与保养25

6 三维软件的应用27

6.1 三维软件的介绍27

6.2 CAD模块27

6.3 UG在横封装置设计中的使用27

7 结论与展望31

7.1 结论31

7.2 不足之处及未来展望31

致谢32

参考文献33

1.2 本课题设计的目的意义

1.2.1 设计的目的及研究的内容

　　　商品包装是一个朝阳行业，是在市场竞争日趋激烈、商品经济日益繁荣的新形式下，逐步成长起来的。在商品的流通过程中，袋装商品的包装要求主要有两个方面，一是要求包装美观，以便吸引顾客，并保证商品在流通中包装袋不会出现任何形式的破损。其二是要求包装袋内的商品要计量准确，误差要小（包装机械行业的标准要求计量误差要小于5‰），以便维护商品生产厂商的信誉和形象。因此商品包装的精确计量，是包装行业内时刻关注的一项重要课题。

1.2.2 设计的意义

　　　目前市场上的包装机种类繁多，性能各异，面对品种繁多的商品自动化包装的要求，这些设计方案都需要改进。我国的包装机械工业自上世纪90年代以来的发展成绩显著，在引进、消化、吸收的基础上已经自行研制和开发产品，且有部分的出口。但是，我国的包装机械工业的整体水平还比较差，有的产品只能达到发达国家90年代末期的水平，但数量极少。从总体上来看，我国包装工业水平处于世界的落后地位，而作为包装机械中重要产品的枕式包装机在日常生活的需求上也越来越突出，无论是从药品包装还是从食品包装上，它都充当着十分重要的角色。因此，如何能生产出现代化的食品包装的质量乃至提高人民物质生活需求水平上具有重要的意义，尤其是作为世界上人口最多的发展中国家来说，提高食品包装机的性能对解决众多消费者对商品庞大的需求，提升国民经济生产总值，提高人民的生活水平上来说意义极其重大。同时，对提高我国在枕式包装机横封包装机械甚至包装机械行业方面具有十分积极的作用。

1.3 本设计的发展方向与存在的问题

1.3.1 设计的方向

　　　应用于连续制袋式袋装机上的横封机构有如下一些工艺要求应满足,一是横封器的热封件与连续运动着的包装料袋热封瞬时应有相同的线速度。这点若不能满足,热封时就可能造成封口部位起皱、拉伸过度,甚至断裂；二是袋长规格变化时,横封器热封件回转半径不变下经调节有关部位能得到所需热封线速度。对此,要求横封器在工作中用不等速回转机构带动,袋装机上常用偏心链轮及转动导杆机构作横封不等速回转机构。

1.3.2 设计存在的问题

　　　枕式包装机由于包装机械动作频繁而复杂，执行元件也较多，如果采用传统继电器控制的电路则会导致设备的故障率较高、动作不精确、包装质量也不稳定，停机维修的时间多等缺点，因此，研发包装机时，重视高新技术的应用，是提高其先进性、可靠性的主要途径。此外，跟国外包装机的设计水平相比，我国的包装机设计虽然品种繁多，但是适应面小，基本上只是针对单一品种和单一定量的商品包装，面对品种多样的商品自动化包装要求，跟不上包装形式，此外，由于其标准化、通用化水平低，其生产成本相对偏高。这些都是需要在以后的包装机设计中着力解决的。

1.3.3 研究的内容和方法

　　　本次毕业设计主要就枕式袋装机横封包装装置及其传动系统的设计进行研究，并对其运行的流程、工艺方案、参数的设定、设备的选择及结构和零件的设计做详细的说明论证。

　　　按照一般枕式袋装机横封包装机执行的标准，由以下几个方面进行研究：

　　（1）枕式袋装机横封包装机的应用范围

　　　指其包装不同产品的能力，包括所能包装的产品的类型与所采用的包装材料的种类，一般来说，缩小应用的范围，可以简化机器的结构、降低成本、提高生产效率、易于实现生产自动化。反之，增加功能、扩大应用范围，则可以一机多用、减少占地面积、有利于扩大机器的批量制造，但结构复杂、成本较高。

　　（2）包装质量和生产率

　　　① 包装质量

　　　影响包装质量的因素有许多，它既与被包装产品、包装材料性能及所用的包装技术的方法有关，也与包装机的质量及其使用的条件和操作者技术的熟练程度有关，就包装机而言，主要考虑以下的几个方面：

a. 包装成品的质量其一是包装工序完成后的质量，比如热压后的紧密程度、计算精度、封口的牢度及密封性；其二是包装的过程对包装质量的影响，比如被包装的物品和包装的材料由于受到摩擦、振动以及环境的污染等机械和化学的作用，对包装的内在和外观

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内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：裹包机横封装置设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923834 学生姓名：周林东指导教师：唐正宁（职称：副教授）（职称：）2013年5月25III无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）裹包机横封装置设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械97 学号： 0923834 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目裹包机横封装置设计 2、专题二、课题来源及选题依据近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视。一些技术发达的国家，在食品、医药、轻工、化工、纺织、电子、仪表和兵器等工业部门，已经不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环节组成的包装连续化和自动化的生产过程，有的还将包装材料加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。所以，实现包装的机械化和现代化，尤其是实现具有高度灵活性的自动包装线，不仅体现了现代化的发展方向，同时也可以获得巨大的经济效益。本文介绍了裹包机的横封装置设计。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：阅读外文资料，翻译与所学专业或课题相关的外文文献3000字左右，语句通顺、流畅、准确；了解裹包机横封装置的工作原理；根据加工产品具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案；绘制部分零件图，装配图；能够熟练使用UG，并用UG对部分零件进行三维建模；撰写论文，要求符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明。整个毕业设计过程的技术工作要严谨、灵活、工作要有主动性，计算方法、计算的程序、计算结果、结论要正确。四、接受任务学生：机械97 班姓名周林东五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日III编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：裹包机横封装置设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923834 学生姓名：周林东指导教师：唐正宁（职称：副教授）（职称：） 2013年5月25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：裹包机横封装置设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923834 学生姓名：周林东指导教师：唐正宁（职称：副教授）（职称：） 2012年11月25日课题来源无锡某企业生产实际科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）21世纪以来,随着生产与流通日益现代化,产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视，无论在国内或国外，包装工作已涉及到各行各业，面广量大，对人民生活、国际贸易和国防建设都带来深刻的影响，甚至在现代生活中出现了过去难以想象的新情况：未经包装出售的商品变得越来越少了，而且包装上的失败往往会使很好的产品得不到成功的销售。因此可以这样说，在将来，如果没有现代化的包装就没有商品的生产和销售，可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展，也不可能出现高水平的现代化包装。迄今，一些科学技术发达的国家，在食品、轻工、纺织、化工、医药、仪表和兵器等工业部门，已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环节所组成的包装连续化和自动化的生产过程，有的还将包装材料加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。大量事实表明，实现包装的机械化和自动化，尤其是实现具有高度灵活性(或称柔性)的自动包装线，不仅体现了现代生产的发展方向，同时也可以获得巨大的经济效益。研究内容设计一种裹包机横封装置，原理方案的功能实现，总体方案的设计，结构形式，结构参数，工作参数的设计。要求如下：1. 阅读外文资料，翻译与所学专业或课题相关的外文文献3000字左右，语句通顺、流畅、准确；2了解裹包机横封装置的工作原理3根据加工产品具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案4绘制部分零件图，装配图，各零件的精度配合5. 用UG对部分零件进行造型6. 撰写论文，要求符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明。上机时数不少于200小时，整个毕业设计过程的技术工作要严谨、灵活、工作要有主动性，计算方法、计算的程序、计算结果、结论要正确。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析裹包机横封装置主要有链轮，封口刀，切断上刀，切断下刀，螺栓，螺杆，滑环等组成。热封时，热封头与连续运动着的袋筒必须具有相同的速度，否则封口部位就能发生起皱或拉长等现象，当袋长规格变化时尤其注意这一点，因此采用回转型的热封头，由于半径固定不变，往往采用不等速运动机构来带动，以便适当调节其封口速度满足热封要求。裹包机上使用的是一种连续横封器机构，每一个横封辊上装有热封头，由电热丝加热并自动进行恒温控制。热封所需的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当调节。可行性分析：通过各主要部分系统的确定，主要问题可以解决。细节问题也可以方便的处理，总的来说，此方案的可行性没有问题。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月11日-2013年3月5日：填写毕业实习报告。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日：裹包机横封装置总体方案设计。2013年4月12日-2013年4月25日：图纸的绘制。2013年4月26日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：明确裹包机横封装置预期达到的性能指标。总体方案的设计，可行性的分析。横封装置的初步设计，总体结构的设计，轴的选择，封口刀的材料和类型的选择，各部件的参数设计。强度计算，分析验证,优化设计。完成二维图和三维图的绘制。完成设计说明书。特色或创新之处本横封装置设计简单，加工方便，生产效率高且安全性高。本横封装置的特色在于能长时间的工作，并且使用寿命比一般的机器要长，工作稳定。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备使用MATLAB编程仿真的能力和图像处理方面的知识。使用MATLAB编程的能力尚需加强。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日摘要食品包装机械，是指能够完成全部或部分的产品和食品包装过程的机械，包装的过程有填充物料、裹包、封口等主要工序，以及与之相关联的前后工序，如清洗、堆码等。此外，包装还包含计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装的产品可提高生产效率，减轻劳动的强度，适应大规模生产需要，且满足清洁卫生要求。目前国内生产的设备大多是对国外进口设备的简单仿制，同时我国的包装机械产品也普遍存在质量的不好、性能单一、成本较高、技术含量较低的状况。因此对食品自动包装机械关键部件的深入研究，对原理、功能、结构、运动等分析，提供结构简单可靠、自动化程度高、操作方便、用途范围广的包装机很有必要的。本文在分析方便面自动包装机的包装工艺和使用要求的基础上，通过对关键部件的理论分析，提出一种实用、简单的横封机构，实现了根据薄膜厚度不同自动调节加热时间和温度的功能，并且对方便面包装机封切机构的机构，工作原理及各组成部分功能做了较为详细的研究和设计，对关键部分提出完整的设计方法和造型设计，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。本文借助了UG、CAD等软件分析运动规律和结构设计，这种利用计算机辅助设计和分析的方法，可以应用与其它类型包装设备的设计和分析中。关键词：包装机械；封切机构；包装工艺；机构设计AbstractFood packaging machinery is able to complete all or part of the products and food packing process machinery, packaging process, including filling, wrapping, sealing and other major process, and the associated processes before and after, such as cleaning, stacking, and demolition. In addition, the packaging also includes a measurement or on the package stamped and other process. The use of mechanical packaging products to increase productivity, reduce labor intensity, to meet the needs of the large-scale production, and meet the requirements of hygiene, at present , domestic equipment is mostly a simple imitation of the imported product. Also, prevalence of inconsistent quality, and performance of a single, high cost, low technical content and packaging machinery products in China situation. Therefore, in-depth study of the key components of food-automatic packaging machine, the principle, structure, movement , functional analysis. Provide a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of automation is necessary to use a wide range of packaging machines.This article based on analysis of instant noodles, automatic packing machine packaging technology and use requirements. By means of the theoretical analysis of the key components, propose a practical, simple cross-seal mechanism, realized the function automatically adjusts the heating time and temperature according to the film thickness, and instant noodles packaging machine sealing and cutting to the structure, working principle and part of the functional to do a more detailed study and design. The key components of a complete design methodology and design, designed to meet the market demand, to promote the pace of business innovation.In this paper, using the AUTOCAD, UG, such as movement of software analysis and structural design, such as the use of computer-aid design and analysis methods can be applied to other types of packaging equipment design and analysis.Key words: Packaging Machinery； Sealing and Cutting institutions； Packing technology； Mechanism Design目录摘要IIIAbstractIV1 绪论11.1 课题的来源11.2 本课题设计的目的意义11.2.1 设计的目的及研究的内容11.2.2 设计的意义11.3 本设计的发展方向与存在的问题21.3.1 设计的方向21.3.2 设计存在的问题21.3.3 研究的内容和方法22 总体方案设计52.1 主要组成结构52.2 主要技术参数52.3 横封装置的工作原理72.4 横封的工艺要求72.5 适用范围83 传动机构设计93.1 偏心链轮93.1.1 偏心链轮运动规律的分析93.1.2 计算设计103.2 齿轮的设计124 横封装置设计174.1 弹簧的选择174.2 热封头的设计184.3 轴承的设计194.3.1 轴承的选择194.3.2 轴承的润滑及密封194.3 轴的设计与计算205 使用和维护保养255.1 安全操作规程255.2 封口质量的调整255.3 常见故障及排除方法255.4 维护清洁与保养256 三维软件的应用276.1 三维软件的介绍276.2 CAD模块276.3 UG在横封装置设计中的使用277 结论与展望317.1 结论317.2 不足之处及未来展望31致谢32参考文献33III裹包机横封装置设计1 绪论1.1 课题的来源随着市场经济的发展，人民生活水平的不断提高，包装机械工业在国民经济中所占作用和比重也越来越大。一方面显示出工业化生产发展的高速，另一方面又显示出人们在追求商品质量的同时，对商品的包装要求也越来越高。这一切为推动包装机械行业带来了巨大的动力。综观世界范围来看，包装机械工业是一个市场潜力巨大的新兴产业，尤其是在最近几年发展极其迅猛，已经在各国国民经济中占用重要的地位。它可以提高劳动生产效率，改善生产的环境，降低生产的成本，提高商品的档次，增加商品的附加值，从而增强商品的市场竞争力、社会效益和经济效益。目前，美国、日本、德国、意大利是世界包装机械的四大强国，这些国家生产的包装机械产品品种多、数量大，在国际市场上有着较高的占有率。目前包装机械发展的总趋势是发展重点趋向于能耗低、结构紧凑、重量轻、占地空间小、效率高的产品包装机。这在国外体现为现代化先进包装机械的高新技术，他们将机械技术与微电子技术和信息技术结合，开发数字化、智能化、柔性化的新型包装机械产品。在国内，包装机械行业的发展趋势是在引进、消化、吸收的基础上，已经有一定创新，产品的科技含量在不断的提高，这些包装机械产品正在向机电结合、主辅机结合、成套连线的方向发展。但是，包装机械产品在开发的过程中也存在一定的问题，主要是如何面对国外企业及外资企业的竞争，如何根据中国的国情，提高产品的“三化”水平，做到生产的高速化，包装产品规格的多样化，提高产品的可靠性及如何使食品和药品的包装机达到无菌化。而这些需要我们抓紧包装机械的研究，不断的开发新的技术，这样才能加快国内包装机械技术的提升。 1.2 本课题设计的目的意义 1.2.1 设计的目的及研究的内容商品包装是一个朝阳行业，是在市场竞争日趋激烈、商品经济日益繁荣的新形式下，逐步成长起来的。在商品的流通过程中，袋装商品的包装要求主要有两个方面，一是要求包装美观，以便吸引顾客，并保证商品在流通中包装袋不会出现任何形式的破损。其二是要求包装袋内的商品要计量准确，误差要小（包装机械行业的标准要求计量误差要小于5），以便维护商品生产厂商的信誉和形象。因此商品包装的精确计量，是包装行业内时刻关注的一项重要课题。1.2.2 设计的意义目前市场上的包装机种类繁多，性能各异，面对品种繁多的商品自动化包装的要求，这些设计方案都需要改进。我国的包装机械工业自上世纪90年代以来的发展成绩显著，在引进、消化、吸收的基础上已经自行研制和开发产品，且有部分的出口。但是，我国的包装机械工业的整体水平还比较差，有的产品只能达到发达国家90年代末期的水平，但数量极少。从总体上来看，我国包装工业水平处于世界的落后地位，而作为包装机械中重要产品的枕式包装机在日常生活的需求上也越来越突出，无论是从药品包装还是从食品包装上，它都充当着十分重要的角色。因此，如何能生产出现代化的食品包装的质量乃至提高人民物质生活需求水平上具有重要的意义，尤其是作为世界上人口最多的发展中国家来说，提高食品包装机的性能对解决众多消费者对商品庞大的需求，提升国民经济生产总值，提高人民的生活水平上来说意义极其重大。同时，对提高我国在枕式包装机横封包装机械甚至包装机械行业方面具有十分积极的作用。1.3 本设计的发展方向与存在的问题1.3.1 设计的方向应用于连续制袋式袋装机上的横封机构有如下一些工艺要求应满足,一是横封器的热封件与连续运动着的包装料袋热封瞬时应有相同的线速度。这点若不能满足,热封时就可能造成封口部位起皱、拉伸过度,甚至断裂；二是袋长规格变化时,横封器热封件回转半径不变下经调节有关部位能得到所需热封线速度。对此,要求横封器在工作中用不等速回转机构带动,袋装机上常用偏心链轮及转动导杆机构作横封不等速回转机构。 1.3.2 设计存在的问题枕式包装机由于包装机械动作频繁而复杂，执行元件也较多，如果采用传统继电器控制的电路则会导致设备的故障率较高、动作不精确、包装质量也不稳定，停机维修的时间多等缺点，因此，研发包装机时，重视高新技术的应用，是提高其先进性、可靠性的主要途径。此外，跟国外包装机的设计水平相比，我国的包装机设计虽然品种繁多，但是适应面小，基本上只是针对单一品种和单一定量的商品包装，面对品种多样的商品自动化包装要求，跟不上包装形式，此外，由于其标准化、通用化水平低，其生产成本相对偏高。这些都是需要在以后的包装机设计中着力解决的。1.3.3 研究的内容和方法本次毕业设计主要就枕式袋装机横封包装装置及其传动系统的设计进行研究，并对其运行的流程、工艺方案、参数的设定、设备的选择及结构和零件的设计做详细的说明论证。按照一般枕式袋装机横封包装机执行的标准，由以下几个方面进行研究：（1）枕式袋装机横封包装机的应用范围指其包装不同产品的能力，包括所能包装的产品的类型与所采用的包装材料的种类，一般来说，缩小应用的范围，可以简化机器的结构、降低成本、提高生产效率、易于实现生产自动化。反之，增加功能、扩大应用范围，则可以一机多用、减少占地面积、有利于扩大机器的批量制造，但结构复杂、成本较高。（2）包装质量和生产率包装质量影响包装质量的因素有许多，它既与被包装产品、包装材料性能及所用的包装技术的方法有关，也与包装机的质量及其使用的条件和操作者技术的熟练程度有关，就包装机而言，主要考虑以下的几个方面： a. 包装成品的质量其一是包装工序完成后的质量，比如热压后的紧密程度、计算精度、封口的牢度及密封性；其二是包装的过程对包装质量的影响，比如被包装的物品和包装的材料由于受到摩擦、振动以及环境的污染等机械和化学的作用，对包装的内在和外观质量的影响，在任何情况下，对质量的影响都不应超过其允许的程度。 b. 包装物料和包装材料的损耗在机械包装的过程中，由于片状、块状物料的损坏，粉状、颗粒状物料的飞扬及散落，包装材料的撕裂及破损，以及缺少自动控制所引起多于供料、包装不良等原因所造成的各种损耗，通常是难以完全避免的，因此应从包装的工艺设计、机构的选型，结构的设计、自动控制及制造精度等方面综合采取有效的措施，以便降低这些损耗，提高商品包装的正品率。生产效率常用的是计件的生产效率，即单位时间内所生产的包装商品的件数，又称为理论生产效率。在实际生产过程中，开机前后的准备和结束的工作时间，添加包装的材料以及发生故障时所造成的生产停歇的时间，及出现空位与废次品等的损失时间总是难以避免的，因此，实际的生产率总是小于理论的生产率。因此，有的工厂为了管理方便，通常用一个工作的班次内所能包装的产品数量或质量来表示包装机的生产效率。提高生产效率的主要措施有缩短辅助的操作时间，分散包装的工序、增加执行机构的头数、合理拟定执行机构运动规律及提高制造的精度等。自动化及自动控制现代化科学技术的发展为包装机械的自动化及自动控制提供了先进的技术手段，同时也对其提出了更高的要求，在确定设计的包装机的自动化程度及自动控制方案时，应根据具体的情况区别对待，既要尽可能的采用先进技术，赶超国际的先进水平，又要结合我国的国情，讲究经济效益，以及便于推广应用。（3）制造及维修在满足使用要求的前提下，应尽可能的使制造和维修方便，可以采取以下方面的措施：装机的系列化、零部件的通用化和标准化程度提高“三化”的程度是我国的一项重要的技术政策，也是包装机械的一个发展趋势。结构的工艺性机械的结构工艺性是由零件的机构复杂程度、加工表面的数量、精度的要求、对制造单位的适应能力、零部件的可拆性与标准化、通用化的程度等来评定。结构的工艺性差，不但使制造的成本增加，而且还使制造维修的周期延长，甚至难以达到预定的加工要求。（4）操作条件及工作的可靠性枕式袋装机横封包装机的操纵、装卸物料、排除故障及维护保养等工作应省时、省事和省力，被包装的物品规格发生变化时，有关工作部件的调整或更换也要迅速方便。另外，还需要有安全的措施，如防止误过载保护、故障报警、自动停机等。工作的可靠性是评定包装机质量的一项重要指标之一，如果可靠性低，则必然会降低机器生产的效率，增加操作的困难，这对组成包装自动线的包装机应相当的重视。(5) 经济性和其它在设计时要考虑经济性的问题，这就要求制造的成本低，功率消耗要少，使用的寿命长，运输、安装、维修方便及生产率高。另外，包装机的占地面积要小，外形要美观，这与操作条件、机械机构、产品的销售都有密切关系。美丽的外观和协调的色彩可以提高市场的综合竞争能力。2 总体方案设计2.1 主要组成结构图2.1 横封装置机构包装机横封装置用于薄膜包装袋的横向热融封合，在热封的同时起到分切包装袋的作用。当然，有些包装机设有独立的分切装置，但采用横封同时分切的方式是连续式自动制袋装填包装机的共同趋势。因为横封切断合二为一不但简化了传动机构，而且对有色标薄膜带的分切更准确，封切质量更高，生产效率更高。该装置主要结构组成有调节机构、加热机构、封切机构、传动机构、轴向固定机构等。2.2 主要技术参数包装机的主要参数如下：表2-1 包装机技术参数项目参数总功率（千瓦）3.2主电机功率（千瓦）1.1加热功率（千瓦）2.1包装速度（袋/分）10120成袋尺寸（毫米）160210（长），50160(宽)，535（高）机器净重（千克）440封口压力（牛顿/平方毫米）15成袋合格率97%2.3 横封装置的工作原理图2.2 横封装置装配图热封是回转轴2和6上的热封头13和16在回转过程中完成的，同时装在热封头上的切断刀14和15也完成袋与袋之间的分切。热封运动是由链轮4传入的，主动齿轮3为便于调整和过载保护，用锥面与轴2联接，从动齿轮5为控制啮合侧隙，采用两片组成。每个热封头内一般装有两个电热管。温度的控制是由装在热封头内的热电偶测温探头得到测温信号，然后由温度控制仪实现对热封温度的自动控制，加热电流由轴2和6的端部分别装有的滑环9和电刷10输入的，而测温信号是轴6右端的滑环7及电刷传出的，两轴分别装在可以浮动的轴承架11和20上，以便改变包装厚度时，调整封切的中心位置。螺杆12和螺栓19的变动量可由指针18和标尺17指示。热切的压力由轴承架20上部的弹簧21调节。2.4 横封的工艺要求根据包装工艺要求，横封时必须满足如下要求：(1) 速度同步在横封过程中，从横封头接触的袋筒开始，到横封头完成横封脱离包装袋为止，都要求横封头的线速度在袋筒运动方向上的分量和袋筒的运动速度相等，否则，横封头在横封时会出现封口部位起皱或拉长，甚至出现断裂或碰坏包装袋等不良现象。(2) 横封头的不等速转动由于横封时，要求横封头在袋筒运动方向上的线速度和袋筒的运动速度相同，所以横封头必须作不等速运动，此外，工作中的横封头是处于高温状态（温度高于100）。为了防止包装材料发生过热现象，应使横封头在横封动作一结束，就快速让开，所以横封头也必须作不等速运动，常用的不等速机构有偏心链轮机构和转动导杆机构。(3) 速度的无极可调当包装机的生产能力和包装袋袋长规格变化时，由于横封头的回转半径不能调，所以只有改变横封头的回转速度，既横封速度的连续可调。2.5 适用范围塑料袋封口机适用于聚乙烯或聚丙烯单层薄膜。聚乙烯或聚丙烯为内层的聚烃复合薄膜塑料袋等复合软包装袋的封口制袋。因具有连续封口的特点，可以制成各种规格尺寸的包装袋，且可在各种包装流水线上配合使用。塑料袋封口机应用于食品、饮料、医药、水产、土特产、日用化妆品、服装、电子元件、小五金、化工等产品的包装封口。广泛应用与工厂、商店、零售部门，服务性行业及科研军工等各行各业。3 传动机构设计3.1 偏心链轮偏心链轮机构是一种不等速的机构，。通过对偏心链轮不等速机构的调节，可以使连续式袋装机的横封器可以满足以下的一些工艺要求：热封时，热封头与连续运动着的袋筒要具有同步的线速度，否则，封口部位就会可能发生起皱或者拉长甚至断裂等不良的现象，当袋长的规格有变化时，尤其应当注意这一点。3.1.1 偏心链轮运动规律的分析偏心链轮机构工作原理见图3.1。图3.1 偏心链轮机构简图设、分别为主、从动链轮的回转中心，中心距,节圆半径；主动链轮的偏心距，角速度为，若某瞬时的角位移为，从动链轮的角位移为，主动轮的节圆上任意一点转到与链条相切时，则点瞬时的线速度为, 为该瞬时点的回转半径），设它与链条同向的分速度为，与的夹角为，则其值：（3.1）（3.2）由图3.1可见，同一根链条在张紧时、两点的线速度相等，即 (3.3)所以：（3.4）上式表明，当主动偏心链轮以等角速回转时，则从动轮作变角速转动。调解选用热合瞬时的角，使其中偏心距、链轮半径及两轮回转中心距不变的条件下，根据输出的角速度，找到相应的主动轮瞬时转角，可见，当袋长变化时应先打开不等速回转机构输出轴到横封器输入轴间的从动链。调节主动链轮的偏心距也可以达到改变输出角速度，满足热封的需要，这是利用特性曲线两个极值点作为专门热封点，偏心距的改变会使输出的极大的角速度在之间；也可使输出的极小角速度在之间，同时，速度极限角、分别有、靠拢的微小变化，袋装机在规定袋长范围内，偏小规格利用的极点进行热合，偏大规格利用这一极点输出角速度进行热合。如果将经过换算后的袋长值刻在相应的偏心距标尺上，只要调节偏心距到预定的袋长刻度距到预定的袋长刻度上，并加以固定，就可以立即使用。这种方法调整方便，得到了广泛应用。这种机构就是可调式偏心链轮，见图3.2图3.2 偏心链轮简图3.1.2 计算设计设计可调式的偏心链轮机构要求能够适应袋长的尺寸在150-170mm范围内，其设备的生产能力为40-120袋/分，本论文设计选用的偏心链轮齿数31，模数4，设计计算如下所示：确定链轮节圆的半径。查询文献2得到公式：（3.5）其中： mm (3.6)代入上式得： mm (3.7)（1）确定不同的袋长对应的偏心距刻度值。已知袋长最小值和最大值mm，mm，所以平均袋长： (3.8)查询文献2得到公式：偏心距为: ，式中： (3.9)当160,170,180，210mm时，将求得的值代入可得表3-1表3-1 袋长与偏心距袋长 160 170 180 190200 210 偏心距8.49 5.091.70 -1.70-5.09 -8.49 （2）确定主动链轮的最大偏心距。最大偏心距是最大或最小袋长所对应的绝对值，即：mm,（3）横封头回转半径。热封头数取，查询文献2得到公式：（3.10）（4）偏心链轮机构主、从动轴的中心距。考虑其结构，查询文献2得到公式：（3.11）采用其运动特性，采用推荐值(mm) 最后本设计选用(mm)3.2 齿轮的设计已知输入功率为1.1kw，齿轮转速为60r/min，齿数比，由偏心链轮驱动，工作寿命为15年（设每年工作300天），两班制，工作稳定，转向不变。1. 选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿数（1）按图所示的传动方案，选择直齿圆柱齿轮传动。图3.3 齿轮传动简图（2）裹包机横封装置传动机构为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。（3）材料选择。查询文献4表10-1选择两齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS。（4）选择主从动齿轮齿数2. 按齿面的接触强度设计由文献4设计计算公式(10-9a)进行试算，即（3.12）(1) 确定公式内各计算数值1) 试选载荷系数。2) 计算齿轮传递的转矩。 Nmm （3.13）3) 查阅文献4选取齿宽系数。4) 查询文献4表查得材料的弹性影响系数。5) 查询文献4图10-21d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度的极限MPa。6) 查询文献4式10-13计算应力循环的次数。 (3.14) (3.15)7) 查询文献4图10-19取接触疲劳寿命系数。8) 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数，则查询文献4由式（10-12）得 MPa (3.16)(2) 计算1) 试算齿轮分度圆的直径，代入中较小的值 (3.17)2) 计算圆周速度 m/s (3.18)3) 计算齿宽 mm (3.19)4) 计算齿宽与齿高之比模数 mm (3.20)齿高 (3.21) (3.22) 5) 计算载荷系数根据m/s，7级精度，查得文献4图10-8查得动载系数；直齿轮，；由文献4表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度，齿轮做悬臂布置时，。由,查文献4图10-13得，故载荷系数 (3.23)6) 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）得 mm (3.24)7) 计算模数m mm (3.25)3. 按齿根的弯曲强度设计由文献4式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 (3.26)(1) 确定公式内的各计算数值1) 由文献4图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3) 计算弯曲疲劳的需用应力。取弯曲疲劳安全系数,由式（10-12）得 MPa (3.27)4) 计算载荷系数k。 (3.28)5) 查取齿形系数。由表10-5查得5) 查询应力校正系数由表10-5查得 7) 计算齿轮的 (3.29)(2) 设计计算 (3.30)对比计算的结果，齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，而齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，且齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与直径有关，可取由弯曲强度算得的模数3.59并就近圆整为标准值mm,按接触强度算得的分度圆直径mm,算得齿轮齿数 (3.31)取齿轮齿数为31，这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，有满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径 mm (3.32)mm(2) 计算中心距 mm (3.33) (3) 计算齿轮的宽度 mm (3.34)4 横封装置设计4.1 弹簧的选择(1) 根据工作条件选择材料并确定其许用应力选用碳素弹簧钢丝级，试选钢丝直径，查文献4表16-3暂选1570MPa,由文献4表16-2查得弹簧的许用剪切应力 MPa 。(2) 根据强度条件计算弹簧钢丝直径查阅文献5选取旋绕比=6，则公式（16-4）得 (4.1)根据公式（16-10）得 mm (4.2)选mm ,查得不变，故不变，取mm,计算得，于是 mm (4.3)上值与原估值相近，取弹簧钢丝标准直径mm。此时mm,为标准值，则，所得尺寸与题中的限制条件相符，合适。(3) 根据刚度条件，计算弹簧圈数初选弹簧刚度，由文献4式（16-9）得， N/mm (4.4)确定切边模量G查文献4表16-2得MPa确定工作圈数为 (4.5)取圈。此时弹簧的刚度为 N/mm (4.6)(4) 验算弹簧初拉力 N (4.7)初应力应按式（16-8）得 MPa (4.8)按照文献4图16-9，当时，初应力的推荐值为65150MPa，故此初应力值合适。极限工作应力取,则 MPa (4.9) 极限工作载荷 N (4.10)4.2 热封头的设计由于包装材料为塑料，制成的塑料袋的材料具有热熔性，因此常使用热压封口、熔焊封口、脉冲封口或者超声波封口，其封口质量好、速度快而且工艺简单。本课题采用的是热压封口。热压封口机采用电加热的方法使塑料袋口的两层薄膜受热软化，然后对其施加接触压力，使处于软化熔融状态的两层薄膜黏合成一体，冷却后即得密封性封口。该机中的电加热器一般是将电阻丝镶嵌在用金属材料制成的辊轮上；加压动作可以由加热器完成，也可以用专门机构来完成；加热或加压装置的封口工作面上，通常做出花迹来提高封口质量并使封口美观。图4.1 封口刀因为塑料熔融所以在封口的时候要有防黏材料，一般用的防黏材料是聚四氟乙烯，因为此材料耐高温。这样主要是为了避免工作台与薄膜材料层粘接，使袋口封口美观又能保持工作台洁净。为了提高效率，把封口装置和封切装置合在一起。每一个横封，一个切断。在封切头装置中大量用了螺母来锁定固定，确保准确封切。4.3 轴承的设计4.3.1 轴承的选择选择滚动轴承的类型，一般从载荷大小、方向和性质入手，在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承承载能力大，适合用于载荷较大或有冲击的场合。当承受纯径向载荷时，通常选用径向接触轴承或深沟球轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受较大径向载荷和一定轴向载荷时，可选用角接触球轴承。根据轴的应用场合可知，轴主要受到径向力。查询常用滚动轴承的性能和特点，选择深沟球轴承。深沟球轴承轴承的性能特点：主要承受径向负荷，当量摩擦系数最高。应用场合：适用于刚性较大轴，常用于小功率电机、减速机、运输机等。根据要求查参文献 3, 在这里选用602深沟球轴承。4.3.2 轴承的润滑及密封轴承在运动过程中，轴承内外圈及滚动体之间必然产生相对运动，这样运动之间就要产生摩擦，消耗一部分动力，引起内外圈和滚动体之间发热、磨损。为了减少摩擦阻力，减缓轴承的磨损速度并控制轴承的温升，提高轴承的使用寿命，在使用轴承的机构设计中必须考虑轴承的润滑问题，而为了使轴承保持润滑，还必须考虑轴承的密封。本文的横封装置中，由于两根轴的转速较低，且轴承的内径不大，所以选用润滑脂来进行润滑，润滑脂比用润滑油温升低，且适用于不需要冷却的场合。脂润滑的结构比较简单，不存在漏油的问题。使用脂润滑进行润滑，润滑的填充量不宜过多，不能把轴承填满。否则将引起轴承发热并把脂熔化流出，润滑效果舍得其反。另外填充油脂时不要用手抹（因为手上有汗，会腐蚀轴承），应用针筒注入，使滚道和每个滚动体都粘上脂。横封装置中的密封结构，对脂润滑的轴承结构来说，由于脂不会外泄，主要是防止灰尘屑末等外物的进入。因此对于脂润滑密封结构的设计主要是考虑外物的浸入。4.3 轴的设计与计算按弯矩合力校核轴的强度(1) 绘出轴的受力简图计算直齿轮的圆周力和径向力图4.2 轴的受力图mm，mm，mm参照文献4 式（10-14）得圆周力 N (4.11)径向力 N (4.12)轴向力(2) 水平面支撑力图4.3 轴的水平面受力简图 (4.13)N (4.14)水平面弯矩Nmm (4.15)(3) 垂直面图4.4 轴的垂直面受力简图力矩平衡式 (4.16)N N (4.17)垂直面弯矩 Nmm (4.18) Nmm (4.19)在B处的突变值 Nm (4.20)集中力偶为 (4.21)可见弯矩突变值等于集中力偶的大小（其微小的差别是由于计算过程中的舍入误差造成的）说明垂直面的计算结果是正确的。(4) 计算B处左右两侧的合成弯矩 Nmm (4.22) Nmm (4.23)可见B处在右侧的合成弯矩较大，合成弯矩见图(5) 计算危险截面的当量弯矩由弯矩图可见B处是危险截面（其上的内力最大），计算该处的当量弯矩（对一般轴可视其扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数a=0.6） Nmm (4.24)(6) 计算B处的需要轴径已选定轴的材料为45钢，调质处理，查文献4表15-1查得MPa (4.25)它小于该处实际直径25mm故轴的弯矩组合强度足够。图4.5 弯矩图5 使用和维护保养5.1 安全操作规程(1) 启动设备前，拿走机器上的杂物，用盘车手轮转动机器2-3转，确保机器能无障碍、无干涉摩擦状态下自由转动。(2) 电源开启时，不要打开控制箱的盖门，切勿用手触摸配电箱内部，维护时切断电源。(3) 运转的切刀和齿轮可能导致拉入危险，工作时勿将手伸入。(4) 横封部位是高温热源，加热或运行时切勿靠近，需要维护时，也须关闭电源，待温度降至60以下后再进行操作，以免烫伤。5.2 封口质量的调整(1) 不同封口材料，需要确定不同的温度和封口速度，而温度与速度是相关的。在实际操作中必须协调试验，反复多次，调节不同温度和相应封口速度，达到满意为止。(2)初次试验时，需慢慢地将温度逐步提高，应仔细选择合适温度及封口速度。如温度过高，则使薄膜融化粘在封口刀上。如有以上情况应及时清除剥离否则将影响封口质量。(3)封口温度选择与封口速度有直接关系，同样材料，温度选择高时，速度可提高，速度低时，温度宜低些。薄膜厚度越厚，温度也需越高，反之也一样。5.3 常见故障及排除方法(1) 包装袋无法切断切刀弹簧力不足：重新调整压力；切刀温度不足：略升横封温度；切刀磨损：调整或更换。(2) 横封刀啮合时出现重音上、下切刀啮合时，产生碰撞：减少下刀片；上、下刀座牙槽没对位：参照调整说明书。(3) 容易切到被包装物体横切刀高度设定不正确：重新调整高度；空袋子内残留空气过多：调整平压毛刷，排除空气；包装速度太快：降低包装速度；包装袋太宽松：适当收紧制袋器。(4) 横封漏气或烂膜温度偏低或偏高：调整温度适合为宜；刀座不清洁：用铜丝刷清理脏物：上下刀错位；包装纸膜纸质差：更换纸膜。5.4 维护清洁与保养(1) 机器外观清洁:清洁时用干净捻湿的抹布擦拭机器工作台面及外表面。清洗擦拭机器前，须先关闭电源，以确保人机的安全。用压缩空气清除横封处的产品碎屑。(2) 每月的检查和保养: 对枕式包装机传动系统中互相啮合的齿轮和链轮链条给润滑油，润滑方式以淡涂抹为原则，对于机器上的同步带和输送平皮带，绝对禁止给润滑油。对端封轴承给润滑脂。检查传动部件的链条和皮带张紧情况，必要时将其调紧。检查各部件的螺钉或螺母松动情况，必要时将其压紧。检查电刷积碳情况，必要时擦拭。(3) 半年的维护和保养检查传动皮带和输送皮带磨损情况，必要时换新。检查各种易损件，注意及时更换。检查各传动件磨损情况，必要时换新。检查并紧固电器接线，并用压缩空气清洁各电气组件上的灰尘6 三维软件的应用6.1 三维软件的介绍UG NX 是 Unigraphics Solutions 公司推出的集 CAD/CAM/CAE 于一体的三维参数化设计软件，在汽车、交通、航空航天、日用消费品、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了大规模的应用。UG NX4.0软件是由多个模块组成的，主要包括CAD、CAM、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。6.2 CAD模块(1) 实体建模(2) 特征建模(3) 工程

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